JP4187541B2 - Multi-layer sound absorbing structure - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低周波から高周波にかけて広くかつ良好な吸音特性を有する吸音構造体に関する。さらに詳しくは、車輌や住宅あるいは道路などの騒音低減用として好適に利用することができる多層吸音構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車輌や住宅あるいは高速道路などの吸音、遮音材として、ガラスウール、ウレタンフォーム、ポリエステル繊維などの各種繊維を用いた吸音材が多数提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、かかる吸音材として多層構造を有する吸音材も提案されている。例えば、吸音材を多層構造とし、かつ各層を構成する繊維の繊度と目付けを特定することにより剛性を付与した吸音材（例えば、特許文献２参照）や、密度差を有する繊維成形材をサンドイッチ型に配することにより耐へたり性を付与した吸音材（例えば、特許文献３参照）などが提案されている。
【０００４】
しかるに、これらの多層吸音材は剛性や耐へたり性のなどの特性を有するものの、吸音性の点でまだ満足とは言えず、より優れた吸音性を有するものが望まれていた。
【０００５】
特に、近年では住宅事情や交通事情の点で騒音問題がクローズアップされており、比較的安価に製造し得る、優れた吸音性を有する吸音材の提案が強く望まれている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３５９９号公報
【特許文献２】
特開２００１−２０７３６５号公報
【特許文献３】
特開平１１−１３１３５６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の問題を解消するためになされたものであり、その課題は、比較的安価に製造し得る、優れた吸音性を有する多層吸音構造体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、互いに密度を異にする２層の繊維構造体で多層吸音構造体を構成し、高密度側繊維構造体を騒音発生源側（表層側）に配することにより、所望の優れた吸音性を有する多層吸音構造体が得られることを見出した。そして、さらに鋭意検討を重ねることにより本発明に到達した。
【０００９】
かくして、本発明によれば、「互いに密度を異にする２層の繊維構造体が積層してなり、その平均密度が０．０２〜０．２ｇ／ｃｍ3、全体の厚みが５〜１００ｍｍの範囲であって、高密度側繊維構造体の密度を（ａ）、厚みを（Ａ）とし、他方、低密度側繊維構造体の密度を（ｂ）、厚みを（Ｂ）とするとき、ａ／ｂが１．５〜１０、かつＡ／Ｂが０．０５〜２０の範囲にあり、高密度側繊維構造体が音源側に配されてなり、かつ高密度側繊維構造体と低密度側繊維構造体が、ともに、ポリエステル系短繊維からなる主体繊維と、熱融着成分と繊維形成性熱可塑性ポリマーとからなり少なくとも熱融着成分が繊維表面に露出している熱接着性複合短繊維とから形成されてなることを特徴とする多層吸音構造体。」が提供される。
【００１１】
そして、高密度側繊維構造体と低密度側繊維構造体において、ともに、主体繊維と熱接着性複合短繊維との混合比率としては、重量比で９０：１０〜５０：５０であることが好ましい。
【００１２】
また、優れた吸音性を得る上で、高密度側繊維構造体と低密度側繊維構造体において、ともに、繊維構造体を構成する繊維の平均繊度が０．５〜１０ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、本発明の多層吸音構造体は、互いに密度を異にする２層の繊維構造体で構成される。
【００１４】
これらの繊維構造体を形成する繊維としては、特に限定されず、ポリエステル系繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、芳香族ポリアミド繊維、耐炎火繊維など公知の繊維が使用される。なかでも、取り扱い作業性、リサイクル性、性能面、価格面のバランスからポリエステル系繊維が最も好ましく例示される。
【００１５】
かかるポリエステル系繊維としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリ−１，４−ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリピバロラクトンやこれらの共重合体からなる繊維、または上記ポリマー成分の群より選択された２種類以上からなる複合繊維をあげることができる。なかでも、繊維形成性の点で、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンテレフタレートを１成分とする複合繊維などが特に好ましく例示される。
【００１６】
なお、かかる繊維を構成するポリマーには、各種安定剤、紫外線吸収剤、増粘分枝剤、艶消し剤、着色剤、その他各種改良剤等が必要に応じて配合されていてもよい。
【００１７】
そして、これらの繊維の形態としては、長繊維であってもよいし、短繊維であってもよい。さらには、捲縮を付与された短繊維であってもよい。
【００１８】
この場合の捲縮付与方法としては、▲１▼熱収縮率の異なるポリマーをサイドバイサイド型に貼り合わせた複合繊維を用いてスパイラル状に捲縮を付与、▲２▼異方冷却によりスパイラル状捲縮を付与、▲３▼押し込み捲縮法によるジグザグ状捲縮を付与など、種々の方法を用いることができる。
【００１９】
繊維構造体を形成する繊維の平均繊度としては０．５〜１０ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。該平均繊度が０．５ｄｔｅｘよりも小さいと、繊維構造体を製造する際の工程性が悪くなる恐れがある。逆に、該平均繊度が１０ｄｔｅｘを超えると本発明の主目的である満足な吸音性が得られない恐れがある。
【００２０】
本発明において、前記の繊維を適宜用いて高密度側繊維構造体と低密度側繊維構造体を形成することができる。
【００２１】
その際、１種類の繊維で高密度側繊維構造体及び／又は低密度側繊維構造体を形成してもよいし、複数種類の繊維で高密度側繊維構造体及び／又は低密度側繊維構造体を形成してもよい。
【００２２】
さらには、高密度側繊維構造体を形成する繊維の種類と低密度側繊維構造体を形成する繊維の種類を同一としてもよいし、異ならせてもよい。
【００２３】
なかでも、高密度側繊維構造体と低密度側繊維構造体が、ともに、ポリエステル系短繊維からなる主体繊維と、該ポリエステル系短繊維を構成するポリマーよりも４０℃以上低い融点を有するポリマーが熱融着成分としてその表面に配された熱接着性複合短繊維とから形成されていることが好ましい。
【００２４】
これらの繊維で、高密度側繊維構造体と低密度側繊維構造体を形成することにより、吸音性だけでなく、腰のある取り扱い性に優れた吸音構造体が得られる。
【００２５】
ここで、前記主体繊維となるポリエステル系短繊維としては、吸音性の点で前記の捲縮が付与されていることが好ましく、特に、嵩高性、製造コスト等の面から異方冷却によりスパイラル状捲縮を付与されたものが最適である。
【００２６】
他方、前記熱接着性複合短繊維としては、熱融着成分と繊維形成性熱可塑性ポリマーとからなり、少なくとも前者が繊維表面に露出しているものを使用することができる。重量割合としては、前者と後者が３０／７０〜７０／３０の範囲が適当である。該熱接着性複合短繊維の複合形態としては、サイド・バイ・サイド型、芯鞘型のいずれであってもよいが、好ましいのは後者である。この芯鞘型においては繊維形成性熱可塑性ポリマーが芯部となるが、該芯部は同心円状あるいは偏心状であってもよい。特に偏心状のものにあっては、スパイラル捲縮が発現するので好ましい。なお、該複合短繊維の断面形状としては、中空、中実、異型いずれでもよい。
【００２７】
熱接着性複合短繊維の熱融着成分は、前記のポリエステル系短繊維を構成するポリマー成分より、４０℃以上低い融点を有することが好ましい。この温度差が４０℃未満では接着が不十分となって、腰のない、取り扱い難い吸音構造体となる恐れがある。
【００２８】
ここで、熱融着成分として配されるポリマーとしては、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、非弾性ポリエステル系ポリマー及びその共重合物、ポリオレフィン系ポリマー及びその共重合物、ポリビニルアルコール系ポリマー等を挙げることができる。
【００２９】
前記ポリウレタン系エラストマーとしては、分子量が５００〜６０００程度の低融点ポリオール、例えばジヒドロキシポリエーテル、ジヒドロキシポリエステル、ジヒドロキシポリカーボネート、ジヒドロキシポリエステルアミド等と、分子量５００以下の有機ジイソシアネート、例えばｐ，ｐ’−ジフェニールメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート水素化ジフェニールメタンイソシアネート、キシリレンイソシアネート、２，６−ジイソシアネートメチルカプロエート、ヘキサメチレンジイソシアネート等と、分子量５００以下の鎖伸長剤、例えばグリコールアミノアルコールあるいはトリオールとの反応により得られるポリマーである。
【００３０】
これらのポリマーのうちで、特に好ましいのはポリオールとしてはポリテトラメチレングリコール、またはポリ−ε−カプロラクタムあるいはポリブチレンアジペートを用いたポリウレタンである。この場合の有機ジイソシアネートとしてはｐ，ｐ’−ビスヒドロキシエトキシベンゼンおよび１，４−ブタンジオールを挙げることができる。
【００３１】
また、ポリエステル系エラストマーとしては熱可塑性ポリエステルをハードセグメントとし、ポリ（アルキレンオキシド）グリコールをソフトセグメントとして共重合してなるポリエーテルエステル共重合体、より具体的にはテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、ナフタレン−２，７−ジカルボン酸、ジフェニル−４，４’−ジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジ酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体などから選ばれたジカルボン酸の少なくとも１種と、１，４−ブタンジオール、エチレングリコールトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコールネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール等の脂肪族ジオールあるいは１，１−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンメタノール等の脂環式ジオール、またはこれらのエステル形成性誘導体などから選ばれたジオール成分の少なくとも１種、および平均分子量が約４００〜５０００程度のポリエチレングリコール、ポリ（１，２−および１，３−ポリプロピレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランとの共重合体等のポリ（アルキレンオキサイド）グリコールのうち少なくとも１種から構成される三元共重合体を挙げることができる。
【００３２】
特に、接着性や温度特性、強度の面からすればポリブチレン系テレフタレートをハード成分とし、ポリオキシブチレングリコールをソフトセグメントとするブロック共重合ポリエーテルエステルが好ましい。
【００３３】
この場合、ハードセグメントを構成するポリエステル部分は、主たる酸成分がテレフタル酸、主たるジオール成分がブチレングリコール成分であるポリブチレンテレフタレートである。むろん、この酸成分の一部（通常３０モル％以下）は他のジカルボン酸成分やオキシカルボン酸成分で置換されていても良く、同様にグリコール成分の一部（通常３０モル％以下）はブチレングリコール成分以外のジオキシ成分で置換されていても良い。また、ソフトセグメントを構成するポリエーテル部分はブチレングリコール以外のジオキシ成分で置換されたポリエーテルであってよい。
【００３４】
共重合ポリエステル系ポリマーとしては、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸類および／またはヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの脂環式ジカルボン酸類と、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、パラキシレングリコールなどの脂肪族や脂環式ジオール類とを所定数含有し、所望に応じてパラヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸類を添加した共重合エステル等を挙げることができ、例えばテレフタル酸とエチレングリコールとにイソフタル酸および１，６−ヘキサンジオールを添加共重合させたポリエステルが好ましい。
【００３５】
また、ポリオレフィンポリマーとしては、例えば低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。
【００３６】
上記の熱融着成分の相手方成分である繊維形成性熱可塑性ポリマーとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステルや、ポリオレフィンポリマーなどが例示される。
【００３７】
本発明の多層吸音構造体を構成する高密度側繊維構造体と低密度側繊維構造体は、例えば、前記の主体繊維と熱接着性複合短繊維を混綿させ、加熱処理することにより、熱接着性複合短繊維同士が交差した状態で熱融着された固着点及び該熱接着性複合短繊維と主体繊維とが交差した状態で熱融着された固着点が散在してなる繊維構造体が形成される。
【００３８】
この際、高密度側繊維構造体と低密度側繊維構造体において、ともに、主体繊維と熱接着性複合短繊維との混合比率が重量比で９０：１０〜５０：５０であることが好ましい。熱接着性複合短繊維の比率がこの範囲より小さい場合は、接着点が極端に少なくなり、繊維構造体の腰がなく、また成形しても十分な吸音性や剛性が得られない恐れがある。逆に、熱接着性複合短繊維の比率がこの範囲よりも大きい場合は、接着点が多くなりすぎ、熱処理工程での取り扱い性などが低下する恐れがある。
【００３９】
本発明の多層吸音構造体は、前記の繊維構造体を従来公知の方法により２層積層することにより得られる。例えば、まず、主体繊維と熱接着性複合短繊維とを混綿し、ローラーカードにより均一なウエッブとして紡出し、さらに熱風循環型熱処理機を用いて加熱処理することで熱融着による接着点を形成させて繊維構造体を得る。そして、かかる繊維構造体を必要に応じて熱接着性シートを介して積層した後、再度熱処理することにより、多層吸音構造体が得られる。また、前記のウエッブを積層した後、一度に熱処理することによっても多層吸音構造体が得られる。
【００４０】
この際、音源側（表層側）に位置する繊維構造体の密度及び厚みを、他の層を構成する繊維構造体の密度及び厚みに対して、一定の範囲内とすることが肝要である。
【００４１】
すなわち、高密度側繊維構造体を音源側（表層側）に、低密度側繊維構造体を裏層側に配し、かつ、高密度側繊維構造体の密度を（ａ）、厚みを（Ａ）とし、他方、低密度側繊維構造体の密度を（ｂ）、厚みを（Ｂ）とするとき、ａ／ｂが１．５〜１０（好ましくは１．７〜７）、Ａ／Ｂが０．０５〜２０（好ましくは０．１〜１０、より好ましくは０．５〜２）の範囲内とすることにより、優れた吸音性を有する多層吸音構造体を得ることができるのである。
【００４２】
ここで、ａ／ｂが１．５よりも小さい場合は、十分な吸音効果が得られず好ましくない。逆に、ａ／ｂが１０よりも大きいと、コスト高となる恐れがあり好ましくない。
【００４３】
また、Ａ／Ｂが０．０５よりも小さい場合、またはＡ／Ｂが２０よりも大きい場合、一方の層の厚みが小さくなりすぎ、多層構造による吸音効果が得られず好ましくない。
【００４４】
ここで、本発明において高密度側繊維構造体を音源側に配することが肝要であり、逆に低密度側繊維構造体を音源側に配すると十分な吸音効果が得られず好ましくない。この理由は、高密度側繊維構造体を音源側に配し、低密度側繊維構造体を他層側に配することにより、音源から発せられた音波が、高密度側繊維構造体を経由して吸音構造体に入った後、多層吸音構造体が取り付けられた固体面と高密度側繊維構造体との間に閉じ込められ、その結果、優れた吸音効果が得られるためである。
【００４５】
かくして得られる多層吸音構造体の平均密度は、０．０２〜０．２ｇ／ｃｍ3（好ましくは０．０５〜０．１ｇ／ｃｍ3）の範囲にある必要がある。該平均密度が０．０２ｇ／ｃｍ3未満では、多層吸音構造体が柔かくなりすぎて取り扱いが難しくなるため好ましくない。逆に、該平均密度が０．２ｇ／ｃｍ3を越えると、板状となり、音波が反射するようになり吸音効果が低下するだけでなく、その後の成形が困難になるため好ましくない。なお、本発明において、密度はＪＩＳＬ１０９７に準じて測定したかさ高性（ｇ／ｃｍ3）によって測定した値を用いるものとする。また、多層吸音構造体の平均密度（ｇ／ｃｍ3）とは、高密度側繊維構造体の密度と低密度側繊維構造体の密度を加重平均した値である。
【００４６】
さらに、本発明の多層吸音構造体は、全体の厚みが５〜１００ｍｍの範囲にある必要がある。該厚みが５ｍｍより小さいと、厚みが薄すぎるため十分な吸音効果が得られず好ましくない。逆に、該厚みが１００ｍｍよりも大きいと製造が困難となったり、コスト高となるため好ましくない。なお、本発明において、厚みはＪＩＳＬ１０９６に準じて測定した厚み（ｍｍ）を用いるものとする。
【００４７】
本発明の多層吸音構造体において、染色加工や起毛加工が施されていてもよい。さらには、撥水加工、防炎加工、難燃加工、マイナスイオン加工など公知の機能加工が付加されていてもさしつかえない。
【００４８】
【実施例】
次に本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
＜厚み＞ＪＩＳＬ１０９６に準じて厚み（ｍｍ）を測定した。
＜密度＞ＪＩＳＬ１０９７に準じて密度（ｇ／ｃｍ3）を測定した。
＜吸音性＞ＪＩＳＡ１４０５に基づき、管内法による建築材料の垂直入射吸音率を測定した。なお、１／３オクターブ中心周波数４００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、５０００Ｈｚで測定した。
＜目付け＞ＪＩＳＬ１０９６に準じて目付け（ｇ／ｍ2）を測定した。
【００４９】
［実施例１］
まず、異方冷却により立体捲縮を付与した単繊維繊度３．３ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのポリエチレンテレフタレート短繊維（主体繊維、融点２５６℃）と、ポリエチレンテレフタレート（融点２５６℃）を芯部に、テレフタル酸とイソフタル酸とを６０／４０（モル％）で混合した酸成分と、エチレングリコールとジエチレングリコールとを８５／１５（モル％）で混合したジオール成分とからなる共重合ポリエチレンテレフタレート（軟化点１１０℃）を鞘部に、鞘／芯の重量比で５０／５０になるように常法により紡糸して得られた芯鞘型熱接着性複合短繊維（単糸繊度４．４ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）とを７０／３０の重量比率で混綿しローラーカードにより均一なウエッブを得た。次いで、該ウエッブを熱風循環式乾燥機を用いて１６０℃、１０分熱処理し、高密度側繊維構造体を得た（目付け１０００ｇ／ｍ2、厚み１０ｍｍ、密度０．１０ｇ／ｃｍ3）。
【００５０】
他方、目付けと密度を変更し、それ以外は高密度側繊維構造体と同様にして低密度側繊維構造体（目付け５００ｇ／ｍ2、厚み１０ｍｍ、密度０．０５ｇ／ｃｍ3）を得た。
【００５１】
かかる高密度側繊維構造体と低密度側繊維構造体を、熱接着シート（日東紡社製スパンファブ、目付け３０ｇ／ｍ2、厚み０．８ｍｍ）を介して積層し、再度熱処理（１６０℃、５分）することにより、多層吸音構造体を得た。
【００５２】
そして、高密度側繊維構造体を音源側に配して（低密度側繊維構造体を裏面側に配して）、吸音性を測定した。多層吸音構造体の物性及び吸音性を表１に示す。
【００５３】
［実施例２］
実施例１において、低密度側繊維構造体の主体繊維の繊度を６．６ｄｔｅｘに変更する以外は、実施例１と同様にして多層吸音構造体を得た。
【００５４】
そして、実施例１と同様にして吸音性を測定した。多層吸音構造体の物性及び吸音性を表１に示す。
【００５５】
［実施例３］
実施例１において、高密度側繊維構造体の性量を目付け１０００ｇ／ｍ2、厚み５ｍｍ、密度０．２０ｇ／ｃｍ3に変更し、かつ低密度側繊維構造体の性量を目付け１８００ｇ／ｍ2、厚み６０ｍｍ、密度０．０３ｇ／ｃｍ3に変更する以外は、実施例１と同様にして多層吸音構造体を得た。
【００５６】
そして、実施例１と同様にして吸音性を測定した。多層吸音構造体の物性及び吸音性を表１に示す。
【００５７】
［実施例４］
実施例１において、高密度側繊維構造体の性量を目付け２５００ｇ／ｍ2、厚み５０ｍｍ、密度０．０５ｇ／ｃｍ3に変更し、かつ低密度側繊維構造体の性量を目付け９０ｇ／ｍ2、厚み３ｍｍ、密度０．０３ｇ／ｃｍ3に変更する以外は、実施例１と同様にして多層吸音構造体を得た。
【００５８】
そして、実施例１と同様にして吸音性を測定した。多層吸音構造体の物性及び吸音性を表１に示す。
【００５９】
［実施例５］
実施例１において、高密度側繊維構造体の性量を目付け１５０ｇ／ｍ2、厚み３ｍｍ、密度０．０５ｇ／ｃｍ3に変更し、かつ低密度側繊維構造体の性量を目付け１５０ｇ／ｍ2、厚み５０ｍｍ、密度０．０３ｇ／ｃｍ3に変更する以外は、実施例１と同様にして多層吸音構造体を得た。
【００６０】
そして、実施例１と同様にして吸音性を測定した。多層吸音構造体の物性及び吸音性を表１に示す。
【００６１】
［比較例１］
実施例１で用いた繊維構造体と同じ原綿構成で、実施例１と同様にして繊維構造体（目付け１５００ｇ／ｍ2、厚み２０ｍｍ、密度０．０７５ｇ／ｃｍ3）を得て、該繊維構造体を単層吸音構造体とした。単層吸音構造体の物性及び吸音性を表１に示す。
【００６２】
［比較例２］
実施例１において、高密度側繊維構造体の目付け、密度を各々６００ｇ／ｍ2、０．０６０ｇ／ｃｍ3に変更する以外は、実施例１と同様にして多層吸音構造体を得た。
【００６３】
そして、実施例１と同様にして吸音性を測定した。多層吸音構造体の物性及び吸音性を表１に示す。
【００６４】
［比較例３］
実施例１で得られた多層吸音構造体を用いて、実施例１とは逆に低密度側繊維構造体を音源側に配して吸音性を測定した。多層吸音構造体の物性及び吸音性を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的安価に製造し得る、優れた吸音性を有する多層吸音構造体が得られる。かかる多層吸音構造体は、車輌や住宅あるいは高速道路などの用途に好適であり、優れた騒音軽減効果を有するものである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sound absorbing structure having a wide and good sound absorbing characteristic from a low frequency to a high frequency. More specifically, the present invention relates to a multilayer sound absorbing structure that can be suitably used for noise reduction in vehicles, houses, roads, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many sound-absorbing materials using various fibers such as glass wool, urethane foam, and polyester fibers have been proposed as sound-absorbing and sound-insulating materials for vehicles, houses, and highways (for example, see Patent Document 1).
[0003]
A sound absorbing material having a multilayer structure has been proposed as such a sound absorbing material. For example, a sound-absorbing material having a multilayer structure, and a sound-absorbing material imparted with rigidity by specifying the fineness and basis weight of fibers constituting each layer (for example, see Patent Document 2), or a fiber-molding material having a density difference is sandwich type There has been proposed a sound-absorbing material (for example, see Patent Document 3) imparted with sag resistance by being disposed on the surface.
[0004]
However, although these multilayer sound-absorbing materials have characteristics such as rigidity and sag resistance, they are still not satisfactory in terms of sound-absorbing properties, and those having better sound-absorbing properties have been desired.
[0005]
In particular, in recent years, noise problems have been highlighted in terms of housing conditions and traffic conditions, and a proposal of a sound absorbing material having excellent sound absorbing properties that can be manufactured relatively inexpensively is strongly desired.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-3599 [Patent Document 2]
JP 2001-207365 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-131356
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a multilayer sound-absorbing structure having excellent sound-absorbing properties that can be manufactured at a relatively low cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention constituted a multilayer sound absorbing structure with two layers of fiber structures having different densities, and the high-density side fiber structure was placed on the noise generation source side. It has been found that a multilayer sound-absorbing structure having a desired excellent sound-absorbing property can be obtained by arranging it on the (surface layer side). Further, the present invention has been reached by further earnest studies.
[0009]
Thus, according to the present invention, “two layers of fiber structures having different densities are laminated, the average density is 0.02 to 0.2 g / cm 3 , and the total thickness is 5 to 100 mm. When the density of the high density side fiber structure is (a) and the thickness is (A), and the density of the low density side fiber structure is (b) and the thickness is (B), / B is in the range of 1.5 to 10 and A / B is in the range of 0.05 to 20, the high density side fiber structure is arranged on the sound source side, and the high density side fiber structure and the low density side Thermally-adhesive composite short fibers in which the fiber structure is composed of a main fiber composed of polyester-based short fibers, a heat-fusion component and a fiber-forming thermoplastic polymer, and at least the heat-fusion component is exposed on the fiber surface A multilayer sound-absorbing structure characterized by being formed from .
[0011]
In both the high-density side fiber structure and the low-density side fiber structure, the mixing ratio of the main fiber and the heat-adhesive composite short fiber is preferably 90:10 to 50:50 in weight ratio. .
[0012]
Moreover, in order to obtain excellent sound absorption, in the high-density side fiber structure and the low-density side fiber structure, the average fineness of the fibers constituting the fiber structure is in the range of 0.5 to 10 dtex. preferable.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. First, the multilayer sound-absorbing structure of the present invention is composed of two layers of fiber structures having different densities.
[0014]
The fibers forming these fiber structures are not particularly limited, and known fibers such as polyester fibers, polyamide fibers, acrylic fibers, polypropylene fibers, aromatic polyamide fibers, and flame-resistant fibers are used. Of these, polyester fibers are most preferably exemplified from the balance of handling workability, recyclability, performance, and price.
[0015]
Examples of such polyester fibers include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyhexamethylene terephthalate, poly-1,4-dimethylcyclohexane terephthalate, fibers made of polypivalolactone and copolymers thereof, or the above The composite fiber which consists of 2 or more types selected from the group of a polymer component can be mention | raise | lifted. Of these, polyethylene terephthalate fiber, polybutylene terephthalate fiber, and composite fiber containing polyethylene terephthalate as one component are particularly preferred from the viewpoint of fiber formation.
[0016]
In addition, various stabilizers, ultraviolet absorbers, thickening and branching agents, matting agents, colorants, other various improving agents, and the like may be blended in the polymer constituting the fibers as necessary.
[0017]
And as a form of these fibers, a long fiber may be sufficient and a short fiber may be sufficient. Furthermore, the short fiber to which crimp was provided may be sufficient.
[0018]
The crimping method in this case is as follows: (1) A crimp is applied in a spiral shape using a composite fiber in which polymers having different heat shrinkage rates are bonded to a side-by-side type, and (2) A spiral crimp is applied by anisotropic cooling. (3) Various methods such as (3) zigzag crimping by indentation crimping method can be used.
[0019]
The average fineness of the fibers forming the fiber structure is preferably in the range of 0.5 to 10 dtex. If the average fineness is less than 0.5 dtex, the processability in producing the fiber structure may be deteriorated. On the contrary, if the average fineness exceeds 10 dtex, there is a possibility that the satisfactory sound absorption which is the main object of the present invention cannot be obtained.
[0020]
In the present invention, a high-density side fiber structure and a low-density side fiber structure can be formed by appropriately using the above-described fibers.
[0021]
In that case, a high density side fiber structure and / or a low density side fiber structure may be formed with one type of fiber, or a high density side fiber structure and / or a low density side fiber structure with a plurality of types of fibers. You may form a body.
[0022]
Furthermore, the type of fiber forming the high-density side fiber structure and the type of fiber forming the low-density side fiber structure may be the same or different.
[0023]
Among them, the high-density side fiber structure and the low-density side fiber structure are both a main fiber composed of polyester-based short fibers and a polymer having a melting point lower by 40 ° C. or more than the polymer constituting the polyester-based short fibers. It is preferably formed from a heat-adhesive composite short fiber disposed on the surface as a heat fusion component.
[0024]
By forming a high-density side fiber structure and a low-density side fiber structure with these fibers, it is possible to obtain a sound-absorbing structure that is excellent not only in sound-absorbing properties but also in sparse handling properties.
[0025]
Here, the polyester-based short fibers that are the main fibers are preferably provided with the above-described crimps in terms of sound absorption, and in particular, spirally by anisotropic cooling from the standpoints of bulkiness and manufacturing cost. Those with crimps are optimal.
[0026]
On the other hand, as the heat-adhesive composite short fibers, those composed of a heat-fusible component and a fiber-forming thermoplastic polymer, at least the former being exposed on the fiber surface, can be used. As a weight ratio, the range of 30/70 to 70/30 is appropriate for the former and the latter. The composite form of the heat-adhesive composite short fiber may be a side-by-side type or a core-sheath type, but the latter is preferred. In this core-sheath type, the fiber-forming thermoplastic polymer becomes the core, but the core may be concentric or eccentric. In particular, an eccentric shape is preferable because spiral crimps appear. The cross-sectional shape of the composite short fiber may be hollow, solid, or atypical.
[0027]
The heat-sealing component of the heat-adhesive composite short fiber preferably has a melting point that is 40 ° C. lower than the polymer component constituting the polyester-based short fiber. If this temperature difference is less than 40 ° C., the adhesion is insufficient, and there is a risk that a sound absorbing structure which does not have a waist and is difficult to handle can be obtained.
[0028]
Here, examples of the polymer arranged as the heat fusion component include polyurethane elastomers, polyester elastomers, inelastic polyester polymers and copolymers thereof, polyolefin polymers and copolymers thereof, polyvinyl alcohol polymers, and the like. be able to.
[0029]
Examples of the polyurethane elastomer include low melting point polyols having a molecular weight of about 500 to 6000, such as dihydroxy polyether, dihydroxy polyester, dihydroxy polycarbonate, dihydroxy polyester amide and the like, and organic diisocyanates having a molecular weight of 500 or less, such as p, p′-diphenyl. Methane diisocyanate, tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate hydrogenated diphenyl methane isocyanate, xylylene isocyanate, 2,6-diisocyanate methylcaproate, hexamethylene diisocyanate and the like, and chain extenders having a molecular weight of 500 or less, such as glycol amino alcohol or triol It is a polymer obtained by reaction with.
[0030]
Among these polymers, particularly preferred is a polyurethane using polytetramethylene glycol, poly-ε-caprolactam or polybutylene adipate as a polyol. In this case, examples of the organic diisocyanate include p, p′-bishydroxyethoxybenzene and 1,4-butanediol.
[0031]
In addition, as a polyester-based elastomer, a polyetherester copolymer obtained by copolymerizing thermoplastic polyester as a hard segment and poly (alkylene oxide) glycol as a soft segment, more specifically, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid Alicyclic dicarboxylic acids such as naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, naphthalene-2,7-dicarboxylic acid, diphenyl-4,4′-dicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, oxalic acid, At least one dicarboxylic acid selected from aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dimer acid, or ester-forming derivatives thereof, 1,4-butanediol, ethylene glycol trimethylene glycol, Tetramethylene glycol, pe Aliphatic diols such as tamethylene glycol, hexamethylene glycol neopentyl glycol, decamethylene glycol, or alicyclic diols such as 1,1-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, tricyclodecane methanol, or the like At least one diol component selected from ester-forming derivatives and the like, and polyethylene glycol, poly (1,2- and 1,3-polypropylene oxide) glycol, poly (tetramethylene oxide) having an average molecular weight of about 400 to 5000 3) Consists of at least one of poly (alkylene oxide) glycols such as glycol, a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, and a copolymer of ethylene oxide and tetrahydrofuran It can be mentioned copolymers.
[0032]
In particular, from the viewpoint of adhesiveness, temperature characteristics, and strength, a block copolymer polyether ester having polybutylene terephthalate as a hard component and polyoxybutylene glycol as a soft segment is preferable.
[0033]
In this case, the polyester portion constituting the hard segment is polybutylene terephthalate in which the main acid component is terephthalic acid and the main diol component is a butylene glycol component. Of course, part of this acid component (usually 30 mol% or less) may be substituted with another dicarboxylic acid component or oxycarboxylic acid component, and part of the glycol component (usually 30 mol% or less) is also butylene. It may be substituted with a dioxy component other than the glycol component. Further, the polyether portion constituting the soft segment may be a polyether substituted with a dioxy component other than butylene glycol.
[0034]
Copolyester polymers include aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid, aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid and / or fats such as hexahydroterephthalic acid and hexahydroisophthalic acid. A co-polymer containing a predetermined number of cyclic dicarboxylic acids and aliphatic or alicyclic diols such as diethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, and paraxylene glycol, with addition of oxyacids such as parahydroxybenzoic acid as desired. Polymerized esters and the like can be mentioned, and for example, polyester obtained by adding and copolymerizing isophthalic acid and 1,6-hexanediol to terephthalic acid and ethylene glycol is preferable.
[0035]
Examples of the polyolefin polymer include low density polyethylene, high density polyethylene, and polypropylene.
[0036]
Examples of the fiber-forming thermoplastic polymer that is the counterpart component of the above heat-fusion component include polyesters such as polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, and polybutylene terephthalate, and polyolefin polymers.
[0037]
The high-density side fiber structure and the low-density side fiber structure constituting the multilayer sound-absorbing structure of the present invention are, for example, blended with the main fiber and the heat-adhesive composite short fiber, and heat-treated by heat treatment. There are provided a fiber structure in which fixing points thermally bonded in a state where the adhesive composite short fibers intersect with each other and scattered fixing points in which the heat-adhesive composite short fibers and the main fibers intersect with each other are scattered. It is formed.
[0038]
At this time, in the high-density side fiber structure and the low-density side fiber structure, it is preferable that the mixing ratio of the main fiber and the heat-adhesive composite short fiber is 90:10 to 50:50 in weight ratio. When the ratio of the heat-adhesive composite short fiber is smaller than this range, the adhesion point becomes extremely small, the fiber structure does not have elasticity, and sufficient sound absorption and rigidity may not be obtained even if molded. . On the other hand, when the ratio of the heat-adhesive composite short fibers is larger than this range, the number of adhesion points becomes excessive, and the handleability in the heat treatment process may be lowered.
[0039]
The multilayer sound absorbing structure of the present invention can be obtained by laminating two layers of the above fiber structure by a conventionally known method. For example, first, the main fibers and heat-bondable composite short fibers are mixed, spun as a uniform web with a roller card, and then heat-treated using a hot-air circulating heat treatment machine to form a bonding point by heat fusion. To obtain a fiber structure. And after laminating | stacking this fiber structure through a thermoadhesive sheet as needed, a multilayer sound-absorbing structure is obtained by heat-processing again. Moreover, a multilayer sound-absorbing structure can also be obtained by laminating the web and then heat-treating it at once.
[0040]
At this time, it is important that the density and thickness of the fiber structure located on the sound source side (surface layer side) be within a certain range with respect to the density and thickness of the fiber structure constituting the other layer.
[0041]
That is, the high density side fiber structure is arranged on the sound source side (surface layer side), the low density side fiber structure is arranged on the back layer side, and the density of the high density side fiber structure is (a) and the thickness is (A On the other hand, when the density of the low-density fiber structure is (b) and the thickness is (B), a / b is 1.5 to 10 (preferably 1.7 to 7), and A / B is By setting it within the range of 0.05 to 20 (preferably 0.1 to 10, more preferably 0.5 to 2), a multilayer sound absorbing structure having excellent sound absorbing properties can be obtained.
[0042]
Here, when a / b is smaller than 1.5, a sufficient sound absorbing effect cannot be obtained, which is not preferable. On the other hand, if a / b is larger than 10, the cost may increase, which is not preferable.
[0043]
Moreover, when A / B is smaller than 0.05 or when A / B is larger than 20, the thickness of one layer becomes too small, and the sound absorbing effect by the multilayer structure cannot be obtained, which is not preferable.
[0044]
Here, in the present invention, it is important to dispose the high-density side fiber structure on the sound source side, and conversely, if the low-density side fiber structure is disposed on the sound source side, a sufficient sound absorbing effect cannot be obtained. The reason for this is that by arranging the high-density side fiber structure on the sound source side and the low-density side fiber structure on the other layer side, sound waves emitted from the sound source pass through the high-density side fiber structure. This is because after entering the sound absorbing structure, it is confined between the solid surface to which the multilayer sound absorbing structure is attached and the high-density side fiber structure, and as a result, an excellent sound absorbing effect is obtained.
[0045]
The average density of the multilayer sound absorbing structure thus obtained needs to be in the range of 0.02 to 0.2 g / cm 3 (preferably 0.05 to 0.1 g / cm 3 ). If the average density is less than 0.02 g / cm 3 , the multilayer sound-absorbing structure becomes too soft and difficult to handle, which is not preferable. On the other hand, if the average density exceeds 0.2 g / cm 3 , it is not preferable because it becomes plate-like and the sound wave is reflected and the sound absorbing effect is lowered, and the subsequent molding becomes difficult. In addition, in this invention, the value measured by the bulkiness (g / cm < 3 >) measured according to JISL1097 shall be used for a density. Further, the average density of the multilayer sound absorbing structure (g / cm 3), a value of the density the weighted average of the density and the low density side fiber structure dense side fiber structure.
[0046]
Furthermore, the multilayer sound-absorbing structure of the present invention needs to have a total thickness in the range of 5 to 100 mm. If the thickness is less than 5 mm, the thickness is too thin, so that a sufficient sound absorbing effect cannot be obtained. On the contrary, if the thickness is larger than 100 mm, it is not preferable because the production becomes difficult and the cost increases. In addition, in this invention, the thickness (mm) measured according to JISL1096 shall be used for thickness.
[0047]
The multilayer sound-absorbing structure of the present invention may be subjected to dyeing or raising. Furthermore, a known functional process such as a water repellent process, a flameproof process, a flame retardant process, or a negative ion process may be added.
[0048]
【Example】
Next, although the Example and comparative example of this invention are explained in full detail, this invention is not limited by these. In addition, each measurement item in an Example was measured with the following method.
<Thickness> Thickness (mm) was measured according to JISL1096.
<Density> The density (g / cm 3 ) was measured according to JISL1097.
<Sound absorption> Based on JISA1405, the normal incident sound absorption coefficient of the building material by the pipe method was measured. In addition, it measured by 1/3 octave center frequency 400Hz, 1000Hz, and 5000Hz.
<Weight per unit area> The basis weight (g / m 2 ) was measured according to JISL1096.
[0049]
[Example 1]
First, polyethylene terephthalate short fiber (main fiber, melting point 256 ° C.) having a single fiber fineness of 3.3 dtex and a fiber length of 51 mm, which has been subjected to three-dimensional crimps by anisotropic cooling, and terephthalate with polyethylene terephthalate (melting point 256 ° C.) as a core. Copolymer polyethylene terephthalate (softening point 110 ° C.) composed of an acid component obtained by mixing acid and isophthalic acid at 60/40 (mol%) and a diol component obtained by mixing ethylene glycol and diethylene glycol at 85/15 (mol%). ) Core-sheath type heat-adhesive composite short fibers obtained by spinning in a conventional manner so that the weight ratio of the sheath / core is 50/50 (single yarn fineness 4.4 dtex, fiber length 51 mm) Were mixed in a weight ratio of 70/30 to obtain a uniform web by a roller card. Next, the web was heat-treated at 160 ° C. for 10 minutes using a hot air circulation dryer to obtain a high-density fiber structure (weight per unit area: 1000 g / m 2 , thickness: 10 mm, density: 0.10 g / cm 3 ).
[0050]
On the other hand, the basis weight and density were changed, and other than that, a low-density side fiber structure (basis weight 500 g / m 2 , thickness 10 mm, density 0.05 g / cm 3 ) was obtained in the same manner as the high-density side fiber structure.
[0051]
The high-density side fiber structure and the low-density side fiber structure are laminated via a heat bonding sheet (spun fab manufactured by Nittobo Co., Ltd., basis weight 30 g / m 2 , thickness 0.8 mm), and again heat-treated (160 ° C., 5 To obtain a multilayer sound absorbing structure.
[0052]
And the high-density side fiber structure was distribute | arranged to the sound source side (low-density side fiber structure was distribute | arranged to the back side), and the sound-absorbing property was measured. Table 1 shows the physical properties and sound absorbing properties of the multilayer sound absorbing structure.
[0053]
[Example 2]
In Example 1, a multilayer sound absorbing structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fineness of the main fiber of the low density side fiber structure was changed to 6.6 dtex.
[0054]
Then, the sound absorption was measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical properties and sound absorbing properties of the multilayer sound absorbing structure.
[0055]
[Example 3]
In Example 1, the property amount of the high-density side fiber structure was changed to a basis weight of 1000 g / m 2 , a thickness of 5 mm, and a density of 0.20 g / cm 3 , and the property amount of the low-density side fiber structure was determined to be 1800 g / m. 2 A multilayer sound-absorbing structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness was changed to 60 mm and the density was 0.03 g / cm 3 .
[0056]
Then, the sound absorption was measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical properties and sound absorbing properties of the multilayer sound absorbing structure.
[0057]
[Example 4]
In Example 1, the property amount of the high-density side fiber structure was changed to a weight of 2500 g / m 2 , a thickness of 50 mm, and a density of 0.05 g / cm 3 , and the property amount of the low-density side fiber structure was 90 g / m. 2 A multilayer sound absorbing structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness was changed to 3 mm and the density was changed to 0.03 g / cm 3 .
[0058]
Then, the sound absorption was measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical properties and sound absorbing properties of the multilayer sound absorbing structure.
[0059]
[Example 5]
In Example 1, the density of the high density side fiber structure is changed to 150 g / m 2 , the thickness is 3 mm, the density is 0.05 g / cm 3 , and the quality of the low density side fiber structure is 150 g / m. 2 A multilayer sound-absorbing structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness was changed to 50 mm and the density was 0.03 g / cm 3 .
[0060]
Then, the sound absorption was measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical properties and sound absorbing properties of the multilayer sound absorbing structure.
[0061]
[Comparative Example 1]
In the same raw cotton structure as fiber structure used in Example 1, to obtain a fiber structure in the same manner as in Example 1 (basis weight 1500 g / m 2, thickness 20 mm, density of 0.075 g / cm 3), the fiber structure The body was a single-layer sound absorbing structure. Table 1 shows the physical properties and sound absorption properties of the single-layer sound-absorbing structure.
[0062]
[Comparative Example 2]
In Example 1, a multilayer sound absorbing structure was obtained in the same manner as in Example 1 except that the basis weight and density of the high-density side fiber structure were changed to 600 g / m 2 and 0.060 g / cm 3 , respectively.
[0063]
Then, the sound absorption was measured in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical properties and sound absorbing properties of the multilayer sound absorbing structure.
[0064]
[Comparative Example 3]
Contrary to Example 1, using the multilayer sound absorbing structure obtained in Example 1, a low-density fiber structure was arranged on the sound source side, and the sound absorbing property was measured. Table 1 shows the physical properties and sound absorbing properties of the multilayer sound absorbing structure.
[0065]
[Table 1]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the multilayer sound-absorbing structure which has the outstanding sound absorption property which can be manufactured comparatively cheaply is obtained. Such a multilayer sound absorbing structure is suitable for applications such as vehicles, houses, and highways, and has an excellent noise reduction effect.
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